牵引供电系统的遥信数据采集系统选编.doc

电力系统监控技术课程设计报告 题目：牵引供电系统的遥信数据采集系统 班级：　　　 姓名：　 　 学号：　　　 指导教师：　 设计时间：　 评语： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　成绩　　　　　 自动化与电气工程学院电力系统监控技术课程设计  PAGE \* MERGEFORMAT - 13 - 设计原始资料 1.1 具体题目说明 设计图1.1所示的牵引供电系统的遥信数据采集系统。 图1.1 采用双T结线的单线三相牵引变电所 1.2 要完成的内容 计算机绘制被控站（RTU端：变电所）的通用系统结构框图。要求绘出各种数据点的采集通道（如：模拟量输入、开关量输入、脉冲累计量输入）；控制输出通道（模拟量输出、开关量输出、脉宽调制输出）和网络通信通道的示意图。 设计一个具体的MCS-51单片机数据采集最小系统（开关量输入数据，路数为16??），开关量输入数据类型为各断路器、隔离开关的状态信息（经过采集电路后的信息）；要求用标准图纸，手工绘制（或专用软件）具体到芯片管脚的连线。 选用问答式传输规约，以16路开关量为例，编写上传调度中心的遥信数据报文的帧结构；注意主站地址（一般取00H）和子站地址（一般取01H~0FEH））可在符合规约要求的前提下，自行设置。 用计算机绘制相应的遥信数据采集程序流程图。 2 硬件设计 2.1 各开关元件及数据采集点编号 遥信信息是二元状态量，即是对每一个遥控对象而言它有两种状态，两种状态为“非”的关系。因此，一个遥信对象正好可以对应于计算机中二进制码的一位，“0”状态与“1”状态。在电力系统中，遥信信息可以表示设备的启停、断路器的投切状态、隔离开关的开合状态、告警信号的有无以及保护动作与否等。表2.1表述牵引变电所各开关元件的编号。 2.2 被控站通用系统结构 2.2.1 系统结构图 在分层分布式综合自动化系统中，一般将整个变电所设备分为三层：变电所层，间隔层和过程层。过程层主要指变电所内的变压器和断路器、隔离开关及其辅助触点，电流、电压互感器等一次设备。间隔层一般将断路器间隔划分，包括测量，控制部件和继电保护装置。变电所层包括监控主机，远动通信机等。变电所层设现场总线或局域网，供各二次设备之间交换信息。典型结构如图2.1所示。 2.2.2 数据采集通道 图2.2为一实用遥信取样电路。其左半部分为断路器动作机构原理图。当合闸线圈YC通电时，断路器闭合，辅助触点QF断开；当跳闸线圈YT通电时，断路器断开，辅助触点QF闭合。其右半部分为遥信取样电路。当遥信信源联通（短路）时，输出YX为高电平；当遥信信源悬空或带有直流正电压时，YX为低电平。 表2.1 各个开关元件编号 开关编号开关编码开关编号开关编码00H0DH01H0EH02H0FH03H10H04H11H05H12H06H13H07H14H08H15H09H16H0AH17H0BH18H0CH19H 图2.1 系统结构图 图2.2 实用取样电路 图2.3为采用一片SN74LS244和2片SN74151实现16路遥信量的输入。2片SN74151共可接16路遥信量，其输出分别接至SN74LS244的8个输入端，SN74LS244的输出端接至8031CPU的数据总线上。SN74151的数据选择由8031的~控制，SN74LS244的片选信号由8031的产生。这样在74LS244的8路输入的基础上，连接8片SN74151实现16路输入量的扩展。 图2.4为采用定时扫查方式实现对遥信信息的采集和处理的电路图。遥信信息不同于遥测信息，它不是随时随刻都在变化。通常情况下状态是不变化的，而状态的改变往往又是在瞬间完成的。因此对遥信量采集时，必须不断地扫查，以捕捉遥信变位。将8255的A口设置为输入方式，读A口的状态即可得到8路遥信量的状态。 通常系统对遥信采集有一分辨率的指标，即对同一遥信量的前后两次扫查的时间间隔。根据分辨率可以设定遥信扫查的时间间隔，一般将遥信扫查置于实时时钟中断服务程序中，每一个等时间间隔，如1~10ms，都要对全部的遥信量进行一次扫查，这样构成的扫查模式为定时扫查模式。 图2.3 用数字量多路开关实现遥信量输入的扩展 图2.4 遥信量采集电路 2.2.3 控制输出通道 图2.5为8路遥控输出接口电路。继电器一方面起到信号隔离作用；另一方面可以直接接入控制回路，控制回路信号中信号的通断。若提供的继电器容量不够时，还可再接一级中间继电器。 图2.5 遥控输出接口电路 在图2.5中，74LS273为8位D触发器，以锁存遥控输出信号的状态。为使继电器可靠地工作，